宇 宙 蒋元方 华东师范大学
一、本教材有关 ‘宇宙’ 内容编写说明 1、第一次在基础教育的教材中以整章的形式，呈现有关‘天体与宇宙’内容 其中基础教材部分为第十三章‘宇宙’，介绍了宇宙结构层次和恒星的演化。 第一节 宇宙的基本结构 第二节 天体的演化
在拓展教材部分为第十五章‘宇宙’。 第一节是介绍著名的“月地验证”，理解牛顿是怎样建立万有引力定律； 其后两节是基础型教材中第十三章‘宇宙’教学内容的延伸和扩展，即以整体动态来了解宇宙的演化过程，包括宇宙演化的起因和机制。 如：宇宙起源于热大爆炸，现今宇宙正在膨胀中，以及形成黑洞的条件和黑洞的一些最重要的特征，宇宙存在着暗物质等。
2、由于部分教学内容是涉及科学研究的前沿问题，它不象那些在科学上非常成熟的内容，系统性强，逻辑严密，因此建议在拓展型课程的教学中，能否采用以介绍科学家思维方式和研究方法作为主线，而讲授知识点的内容为辅。 让学生感悟这种类似研究问题的新学习方式，来学习相关的内容。
什么是黑洞？ 黑洞是一种坍缩的天体，它的引力场非常强，连光线也不能从它内部逃逸出来，时空强烈弯曲，形成一个封闭边界, 但可通过引力场效应 探测到它的存在。 科学家猜测黑洞也会产生辐射，但强度很弱，尚未被观测所证实。
二、课程结构 1、基础教材部分导读 A. 宇宙的基本结构 太阳系 地球 月球 太阳 银河系
如何由恒星的光谱推断它存在哪些元素？ 氦、氢
a 恒星系 b 星团 105－107颗恒星看成一个星团 c 星系 约200多个星团 几百个星团 构成星系 银河系1011个恒星 d 星系团 一般由102个星系构成团
B. 恒星的演化 三种主要归途 白矮星 106Kg/m3 中子星 约1011Kg/m3 黑洞
2、拓展教材部分导读 胡克猜想 F~ 1 / R2 牛顿第二定律 F~ M / R2 地对月引力 F~M月 / R2 A. 万有引力和第一宇宙速度 胡克猜想 F~ 1 / R2 牛顿第二定律 F~ M / R2 地对月引力 F~M月 / R2 牛顿第三定律 月对地引力 F~ M地 / R2 F~ M月 M地 / R2
B. 宇宙大爆炸学说 a 宇宙是“有限无界”的,如何理解 “有限无界”? b 宇宙 “有限无界”依据是什么?
1光年＝9.61012km 在大尺度的结构上看 宇宙物质的分布是均匀各向同性的
星体光谱 线的红移 哈 勃 定 律 （1）
a 宇宙在膨胀 b 宇宙在演化中保持着星系在大尺度结构上 是均匀各向同性的 c 无中心膨胀 d 宇宙是有限无界的依据 e ， 是时间
宇宙大爆炸学说（模型） 它是当今描述宇宙演化最成功的理论，它认为宇宙起源于一个原始奇奌，所谓奇奌即指它有极高的温度和极大的密度，宇宙就产生于奇奌的大爆炸中，然后在降温中不断膨胀演化至今。该理论思想深刻，物理基础坚实，内涵丰富，並被诸如“宇宙背景辐射”等观测事实所证实。
热宇宙大爆炸 学说（模型） a 可观测宇宙 b 视界 c 视界(跨度） 2ct d 宇宙背景辐射
C. 人类对宇宙结构的探索
一、黑洞 a 黑洞形成的条件 （2）
b 黑洞的特征 质量 电荷 角动量
二、宇宙中存在暗物质 a 宇宙中为什么存在暗物质？ b 什么是 暗物质 ？ 不参加电磁相互作用（非重子的）物质 c 什么是 “可见物质”？ 参加电磁相互作用，它发射、反射、折射电磁波，包括可见光；也包括肉眼看不见波段的电磁波。
d 暗物质的构成 中微子（？） 条件 e 暗能量